[發明專利]一種納米陣列結構太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201910027266.8
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109786480B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 彭銘曾;安運來;鄭新和;衛會云;劉三姐;何熒峰;李美玲;宋祎萌;仇鵬;成佳東
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/0216;H01L31/068;H01L31/18;B82Y40/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種納米陣列結構太陽能電池及其制備方法；所述太陽能電池包括：背電極、納米陣列結構、附有納米陣列結構和所述背電極的襯底、設置在所述納米陣列結構表面的吸光層、填充在所述納米陣列結構空隙中的填充層、上電極和設置在所述上電極一側的抗反射涂層；所述背電極設置在所述襯底一面上，所述納米陣列結構設置在所述襯底另一面；所述上電極設置在所述納米陣列結構上方，所述抗反射涂層面向所述納米陣列結構。該納米陣列結構從陣列周期、直徑、高度、納米陣列頂部結構設計和填充物質等方面進行優化，提高太陽能電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種納米陣列結構太陽能電池及其制備方法。

背景技術

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應把太陽能轉化為電能的裝置。近年來，當煤炭、石油、天然氣等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，倡導綠色發展理念，各國積極開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。而目前研究最成熟的技術為硅基太陽能電池，一節未經處理的硅太陽能電池只能吸收67.4％的陽光，這意味著近三分之一的陽光被它反射了，從效率來看，這些未被收獲到的陽光是被浪費了，這也是阻礙太陽能電站發展壯大的主要障礙。從當今現狀來看，太陽能電池面臨著兩大挑戰：(一)光吸收效率比較低，導致轉換效率比較低。(二)成本比較高，收回成本周期較長。

納米陣列結構太陽能電池，通過調節納米陣列結構、尺寸、頂部結構圖形設計和不同填充物質的調控達到提高太陽光吸收的目的，通過在納米陣列表面沉積寬禁帶氮化物半導體吸光材料，提高光的轉換效率。

因此，目前迫切需要出現一種新的結構以提高硅基薄膜太陽能電池的吸光效率和轉換效率。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種納米陣列結構太陽能電池及其制備方法，該納米陣列結構從陣列周期、直徑、高度、納米陣列頂部結構設計和填充物質等方面進行優化，提高太陽能電池的光電轉換效率。太陽能電池吸光層為在納米陣列表面沉積的寬禁帶氮化物半導體材料，可以增強光生載流子的產生，有利于提升電池的性能。本發明通過調節納米陣列結構、頂部結構圖案和填充物質等方面提高光電轉換效率，實現能源低碳、環保、綠色和清潔的理念。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種納米陣列結構太陽能電池，所述太陽能電池包括：

一背電極；

一用于對太陽光反射和吸收的納米陣列結構；

一作為所述背電極和所述納米陣列結構載體的襯底；

一用于提高太陽光吸收率的吸光層；

一用于增強光散射的填充層；

一上電極；

一抗反射涂層；

所述襯底兩側分別設置所述納米陣列結構和所述背電極；所述上電極設置在所述納米陣列結構上方，所述抗反射涂層面設置在所述上電極面向所述納米陣列結構一側；所述吸光層設置在所述納米陣列結構表面；所述填充層設置在所述納米陣列結構的空隙中。

進一步地，所述納米陣列結構是直接在襯底上通過干法刻蝕得到的。

進一步地，所述納米陣列結構包括納米陣列；在所述納米陣列頂部設計一頂部結構；

所述頂部結構可以增加光在納米陣列之間的多重反射，增加光的利用率，提高光在納米陣列中的反射吸收，以提高光的利用率；若沒有所述頂部結構，納米陣列結構頂部太陽光直接會反射回去，不能很好利用。

進一步地，所述納米陣列為硅基納米陣列，所述硅基納米陣列是指納米陣列結構是在硅基襯底上加工而成。